CN217632436U - 一种盾构机地面操作控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种盾构机地面操作控制系统，它包括：作为控制层的地面控制装置、以及作为执行层的盾构控制装置以及用于实现地面控制装置和盾构控制装置之间通讯的光纤环网，本实用新型中引入了盾构机地面操作控制系统，在不改变盾构控制室中PLC控制单元配置的基础上，增加地面控制室PLC控制单元，实现了盾构机地面操作控制；一方面改善了盾构操作人员的工作环境，使其能够更加专注于盾构操作；另一方面，当盾构操作过程中遇到突发状况时，可及时与地面监控中心沟通并纠正错误操作，降低施工风险提高施工质量。
Description
技术领域
本实用新型属于盾构设备领域，特别涉及一种盾构机地面操作控制系统。
背景技术
近年来，随着经济全球化发展和国家基础设施建设步伐的加大、加快，地下隧道工程建设需求越来越旺盛。在地下工程施工工法中，盾构法以其明显的技术经济优势和对地面环境影响小的特点，成为城市地铁、跨江海隧道等工程中的主要施工方法。目前，对盾构机的操作控制主要依靠人工操作，操作人员在盾构机操作室控制盾构机设备的运行与施工。受限于隧道开挖直径与盾构机设备空间的限制，盾构操作室空间往往比较狭窄，此种工作环境对盾构操作人员的心理与生理都会造成一定的影响，再加上操作人员能力、身体状况等多方面的差异，间接也会影响盾构施工质量。因此，为了改善盾构操作人员工作环境，保障盾构平稳运行，提高施工质量。设计了一种盾构机地面操作控制系统，可以全程实时对盾构机工作状态进行地面显示和控制。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种盾构机地面操作控制系统，既能实现地面控制装置与盾构机设备的通讯，又能满足盾构控制装置的可靠控制的要求。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种盾构机地面操作控制系统，它包括：作为控制层的地面控制装置、以及作为执行层的盾构控制装置以及用于实现地面控制装置和盾构控制装置之间通讯的光纤环网，
所述地面控制装置包括地面PLC、分别与所述地面PLC连接的、电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及地面人机界面，地面人机界面与数字量/模拟量输入模块连接，地面PLC实时接收来自盾构控制装置的本体PLC反馈的设备运行参数并在地面人机界面显示，仅当地面控制装置与盾构控制装置将模式切换至地面模式时，地面PLC才能执行发送控制指令；
盾构控制装置中的本地PLC分别与电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及本地人机界面连接，本地人机界面与数字量/模拟量输入/输出模块连接，油缸电磁阀与数字量输出模块连接，限位与数字量输入模块连接，本地PLC实时接收盾构设备的运行参数并传输至本地人机界面进行显示，并将控制信号输出至盾构设备端，从而控制设备运行，仅当地面控制装置与盾构控制装置将模式切换至本地模式时，本地PLC方可接收本地人机界面的控制信号，并控制设备运行。
优化的，所述电源模块包括UPS不间断电源。
优化的，所述地面PLC通过TCP/IP网络与地面人机界面连接并通讯，所述本地PLC通过TCP/IP网络与本地人机界面连接并通讯。
优化的，光纤环网包括CCLink-IE模块、光电转换模块、光纤与网线，所述地面PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯，所述本地PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯。
进一步的，CCLink-IE模块分别安装于地面PLC和本地PLC上，光电转换模块安装在地面控制室与盾构控制室中，地面CCLink-IE模块与光电转换模块通过网线连接，地面控制室中的光电转换模块通过光纤与盾构控制室中的光电转换模块连接，光电转换模块再通过网线连接到盾构控制室的CCLink-IE模块。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型中引入了盾构机地面操作控制系统，在不改变盾构控制室中PLC控制单元配置的基础上，增加地面控制室PLC控制单元，实现了盾构机地面操作控制。一方面改善了盾构操作人员的工作环境，使其能够更加专注于盾构操作；另一方面，当盾构操作过程中遇到突发状况时，可及时与地面监控中心沟通并纠正错误操作，降低施工风险提高施工质量。
附图说明
图1为本系统的原理框图；
图2为光纤环网示意图；
图3为控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，盾构机地面操作控制系统包括：作为控制层的地面控制装置、以及作为执行层的盾构控制装置以及用于实现地面控制装置和盾构控制装置之间通讯的光纤环网。光纤环网由CCLink-IE模块、光电转换模块、光纤与网线组成，光纤环网设置有网络1与网络2，由于采用光纤环网，确保了地面PLC和本地PLC之间通讯的稳定与安全，环网的优势在于当网络1或者网络2中的任意一路通讯失效时，另外一路网络仍能正常工作并维持CPU之间的通讯，提高网络的可靠性与稳定性；且光电转换模块在地面控制室与地盾构控制室中各安装两套并进行连接。地面与盾构控制室中的控制信号便通过光纤环网与CCLink-IE模块进行通讯。具体而言CCLink-IE模块分别安装于地面PLC和本地PLC基板上，光电转换模块安装在地面控制室与盾构控制室中。地面CCLink-IE模块与光电转换模块通过网线连接，地面控制室中的光电转换模块通过光纤与盾构控制室中的光电转换模块连接，光电转换模块再通过网线连接到盾构控制室的CCLink-IE模块。
所述地面控制装置包括地面PLC、分别与所述地面PLC连接的、电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及地面人机界面，地面人机界面与数字量/模拟量输入模块连接，地面PLC实时接收来自盾构控制装置的本体PLC反馈的设备运行参数并在地面人机界面显示，仅当地面控制装置与盾构控制装置将模式切换至地面模式时，地面PLC才能执行发送控制指令；
盾构控制装置中的本地PLC分别与电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及本地人机界面连接，其中，所述电源模块包括UPS不间断电源，本地人机界面与数字量/模拟量输入/输出模块连接，油缸电磁阀与数字量输出模块连接，限位与数字量输入模块连接，本地PLC实时接收盾构设备的运行参数并传输至本地人机界面进行显示，并将控制信号输出至盾构设备端，从而控制设备运行，仅当地面控制装置与盾构控制装置将模式切换至本地模式时，本地PLC方可接收本地人机界面的控制信号，并控制设备运行。
所述地面PLC通过TCP/IP网络与地面人机界面连接并通讯，所述本地PLC通过TCP/IP网络与本地人机界面连接并通讯。所述地面PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯，所述本地PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯。
基于上述盾构机地面操作控制系统的控制方法，其包括以下步骤：
a.在人机界面中设置盾构运行参数；
b.检查系统通讯状态；
c.地面控制装置和盾构控制装置选择本地模式或地面模式；
d.本地人机界面发送控制指令；
e.操作盾构进行掘进施工；
f.掘进完成，停止各系统；
g.当掘进过程中需要切换操作模式时，需要手动停止各系统的运行；
h.返回步骤c操作。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种盾构机地面操作控制系统，其特征在于，它包括：作为控制层的地面控制装置、以及作为执行层的盾构控制装置以及用于实现地面控制装置和盾构控制装置之间通讯的光纤环网，
所述地面控制装置包括地面PLC、分别与所述地面PLC连接的、电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及地面人机界面，地面人机界面与数字量/模拟量输入模块连接；
盾构控制装置中的本地PLC分别与电源模块、本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块、通讯模块以及本地人机界面连接，本地人机界面与数字量/模拟量输入/输出模块连接，油缸电磁阀与数字量输出模块连接，限位与数字量输入模块连接。
2.根据权利要求1所述的盾构机地面操作控制系统，其特征在于：所述电源模块包括UPS不间断电源。
3.根据权利要求1所述的盾构机地面操作控制系统，其特征在于：所述地面PLC通过TCP/IP网络与地面人机界面连接并通讯，所述本地PLC通过TCP/IP网络与本地人机界面连接并通讯。
4.根据权利要求1所述的盾构机地面操作控制系统，其特征在于：光纤环网包括CCLink-IE模块、光电转换模块、光纤与网线，所述地面PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯，所述本地PLC通过CCLINK-IE模块分别与本地数字量输入/输出模块、本地模拟量输入模块连接并通讯。
5.根据权利要求4所述的盾构机地面操作控制系统，其特征在于：CCLink-IE模块分别安装于地面PLC和本地PLC上，光电转换模块安装在地面控制室与盾构控制室中，地面CCLink-IE模块与光电转换模块通过网线连接，地面控制室中的光电转换模块通过光纤与盾构控制室中的光电转换模块连接，光电转换模块再通过网线连接到盾构控制室的CCLink-IE模块。
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2022
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